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东方日立 成都 电控设备有限公司 设备维护培训教材 DHVECTOL DI HI HIS HT HTS 目录 一 变频器硬件结构二 变频器操作注意事项三 变频器日常维护四 变频器常见故障处理 高压变频器主回路由输入移相变压器 功率单元 主控系统和电气控制构成 基本拓扑结构如图所示 我公司生产变频器基本框图 功率单元是使用功率电力电子器件进行整流 滤波 逆变的高压变频器部件 功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分 功率单元的主要作用 功率单元的基本结构 IGBT逆变桥 交流输入 SPWM输出 1 一 变频器硬件结构 致力于中国变频事业的新发展 总体结构 变频器从物理结构上分为控制柜 单元柜 也称逆变柜 变压器柜三大部分 根据现场工艺要求 还可选配旁路柜 上位机等 典型结构如下图所示 对于不同用户 随变频器容量大小以及出厂日期的不同 变频器外观会有所区别 这些区别主要体现在柜体外部风格 颜色 滤网形式 整体尺寸大小 风机个数及通风方式 人机界面形式及安装位置 但变频器的物理结构不会发生根本变化 旁通柜 变压器柜 单元柜 控制柜 控制柜 变频器控制柜主要由主控系统 CPU 内置PLC UPS 开关电源 控制电源开关 接线端子 继电器 接触器 人机界面 操作按钮等部分构成 内置PLC 控制柜主要部分功能介绍如下 主控系统 主控系统为变频器的核心 它接收和处理来自上位控制及PLC的控制命令 产生每相各级功率单元的触发脉冲 同时采集和处理所有功率单元反馈回来的故障信息 主控系统由N块光纤通讯板 N由单元的级数决定 1块主控制板 1块光通母版和1块IO接口板构成 如下图所示 变频器通过内置的PLC实现柜体内外开关量信号的逻辑处理 以及与现场各种操作信号和状态信号的接口 PLC作为一种技术成熟的工业控制元件 为变频器的现场应用提供灵活的接口和可靠性保证 UPSUPS安装于控制柜底部 当外部提供的交流220V控制电源掉电时 继续向变频器提供控制电源 以保证变频器的正常运行 对于DHC的标准产品 UPS供电持续时间为30分钟 如果发生控制电源掉电 变频器立即提供报警信号 用户必须在30分钟内恢复控制电源供电 否则变频器将因控制电源失电而停机 充电电阻由于我公司第四代变频器采用的是功率单元集中供电技术 取消了功率单元的充电回路 功率单元结构更加简单 可靠 光通板 主控板 I O接口板 主控系统 新一代主控系统 DI控制柜 各部分功能 DI控制柜 各部分功能 PLC部分 插座 报警器 UPS电源 瞬停板 开关电源 DI控制柜 各部分功能 充电电阻箱外观 充电电阻电阻 充电电阻 HI控制柜 各部分功能 主控系统 UPS电源 开关电源 RY基板 PLC 预充电开关 单元柜单元柜主要用于安装功率单元 按功率单元排列形式的不同 分横列式和纵列式两种 不论横列式或纵列式单元柜 柜体总高度 含风机和地脚槽钢 为2550mm 深度1200 1500mm 宽度随功率不同而不同 在部分产品中 控制柜和功率单元柜连接为一个整体 单元柜主要由功率单元 风机及附件 电流LEM 接线端子等组成 功率单元根据功率大小不同 结构也有所不同 但都是通过滑轨放置在单元柜中 用螺栓和滑轨固定 每个功率单元通过输入端子R S T连接变压器的一组低压绕组 通过输出端子U V用铜母排与同相相邻功率单元串联 通过光纤和控制系统通讯 在同一台变频器当中 每个功率单元的机械尺寸 电路结构和电气性能都完全一致 可以互换 变频器投入运行一段时间后 由于各种原因 输入和输出端子可能出现松动现象 应注意停机进行检查 以免发生不必要的故障 进行功率单元更换时 参见日常维护部分 DI第三代产品 HI产品 DI第四代产品 变压器柜变压器柜主要由移相变压器 温度控制器 冷却风机等部件构成 移相变压器副边有两组附加低压绕组 一组为380V充电绕组 另一组给变压器柜顶风机 功率单元柜风机供电 同时配置相应的控制开关 变压器柜顶风机和功率柜风机在高压送电后即处于运行状态 如果变压器的温度升高达到报警值 变频器能够提供变压器超温报警 如果温度达到过热保护设定 则变频器提供超温跳闸保护 具体设定值 DHC工程服务人员会根据不同用户的不同设备并结合当地实际情况适当改变上述参数值 用户日后恢复这些参数时 应以现场投运时的设定值为准 旁路柜旁路柜的主要作用是在变频器退出运行时 让电机和机械设备直接挂接工频电网运行 按照用户要求的不同 旁路柜有手动旁路型 自动旁路无隔离型 自动旁路带隔离型 一拖一 一拖多等多种形式 变压器智能温度控制器 移相变压器 柜底冷却风扇 变压器柜 各部分功能 单元柜冷却风机 变压器柜冷却风机 隔离刀闸 连接母排 手动一拖一旁通柜 2 二 变频器操作及注意事项 致力于中国变频事业的新发展 高压变频器是由大量的微电子 半导体 集成电路以及电阻 电容组成的复杂的电力电子设备 总结现场国内外高压变频器的实际运行工况以及DHVECTOL系列变频器自身的特点 正确的使用以及必要的维护是保证其安全可靠运行的一个十分重要的环节 隔离开关分 合闸操作完毕后 应及时检查电气和机械互锁装置是否投入正常工作 每次操作完成后 请您打开旁通柜后照明灯 通过旁通柜柜前操作窗 认真检查各隔离开关是否准确就位 否则请您重新操作 旁路柜隔离开关操作注意事项禁止带电分 合旁路柜的隔离开关 系统投入运行后 旁通柜内有6kV 10kV高压 请注意安全 禁止违规操作 隔离开关有电气和机械双重互锁功能 禁止强行分 合隔离开关 禁止野蛮操作 紧急解锁钥匙只能在检修时使用 正常操作和运行中禁止使用 变频器操作注意事项 变频器为高压装置 操作人员必须严格遵守操作规程 严禁违章操作 送电时必须遵从先送低压电源 待系统自检完成后 变频器给出高压合闸允许信号 才能送高压电源 变频器操作面板采用灵敏的触摸式按键 操作时只用食指需轻微点击按钮或画面 严禁用力过大或使用尖锐的物品操作面板 严禁无关人员触及操作面板 以防产生误操作 变频器送高压电源前应关好所有机柜柜门 运行中不能随便打开柜门 以保证人身和设备安全 否则系统将报警 变频器启动注意事项 变频器的输入6kV 10kV电源高压开关必须待变频器给出 高压合闸允许 信号时 才能合闸 如果变频器始终没有提供 高压合闸允许 信号 请确认变频器控制电源是否合上 柜门是否关好 旁通柜隔离开关是否正确到位 变频器本身是否处于故障状态 以及变频器相关的系统信号是否正确 每次分断6kV 10kV高压开关后 必须至少在180秒后方可再次送电 旁通柜隔离开关处在变频位置时 用户6kV 10kV高压开关合闸只相当于给变频器送电 电机并不立即旋转 待变频器完成送电自检后才会按照转速指令启动电机 请耐心等待 变频器需要启动时 如果风机或水泵刚停机不久 应确认风机或水泵已经完全停转 否则容易引起变频器启动时输出过电流 DCS只有在变频器处于远程控制状态并同时得到变频器的 请求运行 信号后 才能给变频器发启动指令 正常启动变频器 变频器启动后 自动将电机加速达到DCS的给定速度 如果当时DCS的给定速度小于最低速度设定值 变频器将按最低速度运转 启动变频器以前 风机挡板或水泵出口阀门最好处于关闭位置 并确认电机没有因为挡板或出口阀门不严和其他原因而反转 否则容易引起变频器启动时过流停机 变频器调速注意事项 改变电动机运转速度设定 即变频器运行频率 时 变频器的响应有一个过程 即电机实际速度达到给定的速度有一个过程 当电机实际速度达到设定的速度后 如果仍满足不了生产要求 再进一步调节速度设定值 不要在电机速度没有稳定的情况下大幅度调节速度给定值 以防止产生超调现象 如果特殊情况下 电机需要在最低频率以下运行 应在变频器停机时调低变频器的最低频率限制值 但在低速区域往下调节电机速度时 应密切注意输入电流的变化情况 因为电机负载惯性较大 电机惰转时转速下降较慢 如果变频器降速过快 会由于风机工作在发电状态而导致变频器过压 变频器停机注意事项 要将处于变频调速状态中电机停机 必须先给出变频器的停机指令 不能直接分断变频器输入6kV 10kV高压开关 运行中直接分断变频器输入6kV 10kV开关 变频器将按电源故障处理 这时必须履行故障处理措施 查明并记录故障原因 排除故障 将变频器复位后方可重新开机 电机调速运行时要正常停机 直接给变频器发出停机指令即可 无须事先降低风机水泵的转速 由于负载惯性较大 停机时间长 降速停机有时容易引起变频器单元过电压 如果要避免电机高速运转时直接停机引起工艺参数大的波动 可以逐步关闭挡板或出口阀门 然后停机 工频旁路停机时序 直接分断6kV 10kV高压开关即可 正常停机的时序 逐步关挡板或出口阀门 停变频 6kV 10kV在频率降到零后变频器发指令分断 3 三 变频器日常维护 致力于中国变频事业的新发展 从设计 制造 测试上来看 无电网污染大功率变频器是可以长期 无故障使用的 但为了保证其工作可靠性 日常维护必不可少 日常维护 操作人员必须熟悉变频器的基本原理 功能特点 指标等 具有变频器的运行经验 无关人员不得随意操作变频器 1 人身安全2 设备安全 日常维护时需注意的事项 注意高压危险 还要注意功率模块充分放电后 再进行作业 日常检查项目 1 环境温度高压室的环境温度是否异常 由于变频器安装地点的环境温度冬夏温差很大 应随时注意室内的温度 应保持在0 40度之间 2 变压器温度值班人员或维护人员要定期对变压器进行巡视 检查 记录变压器绕组的温度值 三相温度是否均衡记录运行温度 3 冷却风扇主要观察冷却风扇是否正常转动 界面有无报警提示 环境的冷却装置是否工作正常 空调 风道 水空冷器 4 设备外观检查变频器 电机 变压器 风机等是否有过热 变色或有异味 5 运行声音变频器和电机 风机是否有异常振动 异常声音 6 面板显示电流 频率 温度 报警信号等是否正常 定期维护 1 滤网的清洗更换 半个月左右清理一次柜门防尘滤网的灰尘 保证冷却风路的通畅 如果环境灰尘污染严重 定期清理的时间还应缩短 同时应日常勤擦地 保持地面清洁 滤网清扫办法见附图 附图二 滤网清扫步骤 2 固定螺栓的紧固 三个月左右 对所有螺栓进行一次检查 看是否发生松动或变色 若松动则应重新紧固 变色则需要更换 功率单元柜全部电源输入连接 3 灰尘的清除 1 半年左右对变频器进行一次全面的清灰处理 2 高压瓷瓶 绝缘子 电压互感器 避雷器等高压设备也需定期清灰 1 夏季环境温度较高时 应加强变频器安装场地的通风 保证变频器良好的通风散热条件 2 如果变频器停机后恢复运行 如果环境潮湿 请先打开各控制电源 使变频器通风半小时 以驱除变频器内部潮气 然后再通高压电投入运行 4 通风散热 5 备用功率单元 如果变频器的备用功率单元长期不用 半年左右应放到整机上 通电运行 以防电解电容发生漏电增加 耐压降低的劣化现象 影响备用功率单元的性能 6 其它需检查项目 1 导体绝缘物是否有腐蚀过热的痕迹 变色或破损 2 检查绝缘电阻是否在正常范围内 3 检查及更换冷却风扇 4 检查端子排是否有损伤 触点是否粗糙 5 变压器投入运行后 每年要进行清扫 并进行绝缘电阻测量和耐压试验 6 高压隔离开关 避雷器 过压吸收器 电压互感器等高压电气设备可根据国家相关规定及产品说明书进行定期试验 7 UPS电源日常维护 1 保持合理的负载量和负载类型2 供应尽可能 干净 的市电3 保证UPS周围的通风 散热空间 没有积尘 4 电池组定期放电 每三个月左右一次 放电时间可以在电池组完全放电的40 60 5 保持电池组表面清洁 减少电池自放电6 定期检查电池组接线端子头 祛除氧化物和锈蚀 为使DHVECTOL系列变频器保持在最佳运行状态 延长使用寿命 需要定期更换 维修 性能老化的部件 变频器装置使用的部件中 建议定期更换的部件及更换周期如下表所示 定期更换部件 定期更换推荐部件 对于重要设备 为了尽快恢复可能出现的故障 备件十分重要 在变频器装置内的部件发生故障时 为缩短设备的停止时间 MTTR 需要准备备件 更换单个部件需要花费很长时间 因此建议以模块为单位更换 对于各容量的变频器推荐的备件如下表所示 另外 推荐备用率和最少个数是按单台设备标准计算 具体需求应根据使用的总台数决定 通用推荐备件 4 四 变频器常见故障处理 致力于中国变频事业的新发展 常见故障诊断 发生故障时 为了防止故障的再次发生 需要找出故障原因 清除故障部件 发生故障的状况有以下可能 1 致命的故障 需要更换部件 2 依照故障重新操作可以恢复 为了找出原因 需要用仪器进行检查 3 原因明确 对故障复位即可恢复 故障不同 处理的方法也各不相同 步骤概要如下 轻故障的分类及处理 变频器轻故障即不影响系统连续运行 变频器发生轻故障后 变频器只提供故障声报警 用户可通过变频器就地控制柜触摸屏故障记录查找故障 系统运行时如果发生这类故障 变频器并不立即停机 在停机状态下 如果存在这类故障 用户也还能进行启动等操作 但是轻故障发生后 我们必须采取相应的措施 避免故障的扩大化 最终导致停机 比如变压器过热故障发生后 变频器首先提供声报警 不停机 如果我们不排除故障 继续运行 当变压器温度达到150 后变频器就会将该故障作为重故障处理 变频器的轻故障包括 DCS模拟信号给定断线 控制电源掉电 单元旁通 单元过热和单元过压 变压器轻度过热130 温度可调 变压器柜风扇故障 运行中柜门打开等 变频器重故障为不可恢复性故障 重故障发生后 变频器立即停止输出 同时发出分断输入高压开关指令 电机自由停机 重故障的分类及处理 重故障发生后 变频器提供声音报警 同时控制系统会自动保存故障记录 用户可以用 声报警复位按钮 复位声报警 为了保证事故不再扩大化 重故障发生后 必须找到故障原因 彻底排除故障后方可重新启动变频器 重故障包括 系统过流 系统过载 瞬停失败 高压失电 上行光纤通讯故障 下行光纤通讯故障 驱动故障 变压器温度过高150 电机150 过流 旁路级数超过设定值 常见故障的处理 本变频器具有高度的智能化水平和完善的故障检测电路 并能对所有故障提供精确的定位 在触摸屏 液晶界面上作出明确的指示 用户可以根据触摸屏 液晶